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Automação e Controle - MT_SMAR_Cap. 8: Elementos finais de controle -…
Automação e Controle - MT_SMAR_Cap. 8: Elementos finais de controle
Definição
Mecanismo que varia a quantidade de energia ou material (agente de controle), em resposta ao sinal enviado pelo controlador, a fim de manter a variável controlada em um valor (ou faixa de valores) pré-determinado.
A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial.
Válvulas de controle
Partes principais
Atuador (elemento responsável em proporcionar a força motriz necessária ao funcionamento da válvula de controle)
Elétrico
Elétrico hidráulico
Pneumático a pistão
Hidráulico
Pneumático à mola e diafragma
Corpo (parte da válvula que executa a ação de controle permitindo maior ou menor passagem do fluído no seu interior)
Internos
Castelo
Flanges inferiores
Válvulas de Deslocamento Linear da Haste
Válvulas globo gaiola
Sede simples
Balanceada
Do tipo diafragma ou Saunders
é utilizada no controle de fluídos corrosivos, líquidos altamente viscosos e líquidos com sólidos em suspensão
a válvula de controle tipo diafragma consiste de um corpo em cuja parte central apresenta um encosto sobre o qual um diafragma móvel, preso entre o corpo e o castelo, se desloca para provocar o fechamento
Válvulas globo
Sede Simples
O obturador é guiado na base, no topo e/ou em sua saia e sua montagem faz com que a válvula fecha ao descer a haste
Sede dupla
Do tipo guilhotina (originalmente projetada para a indústria de papel e celulose, porém, hoje em dia a sua aplicação tem atingindo algumas outras aplicações em indústrias químicas, petroquímicas, açucareiras, abastecimentos de água, etc.)
Válvulas de Deslocamento Rotativo da Haste
De controle tipo esfera (devido ao seu sistema de assentamento, proporciona uma vedação estanque, constituindo-se numa das poucas válvulas de controle que além de possuir ótimas condições de desempenho de sua principal função, permite, ainda uma total estanqueidade quando totalmente fechada)
De controle tipo obturador rotativo-excêntrico
De controle tipo borboleta (válvula borboleta consiste de um corpo cilíndrico com um disco solidário a um eixo instalado perpendicularmente ao eixo do cilindro)
Vantagens: podemos considerar baixo peso em relação aos outros tipos de válvula, desenho simples, capacidade relativa maior de fluxo, custo inicial mais baixo, etc.
Desvantagens: citamos a limitações em diâmetros inferiores a 1” ou 2” e quedas de pressão limitadas principalmente em grandes diâmetros.
Internos das válvulas (tem o papel de produzir uma restrição variável à passagem do fluído conforme a necessidade imposta pela ação corretiva do controlador produzindo assim, uma relação entre a vazão que passa e a abertura da válvula)
Obturador (elemento vedante)
Com entalhe em "V"
Duplos
Simples
Simples estriados ou periféticos
Torneados
Líquidos sujos ou abrasivos
Fluído controlado de formas incrustações no plug
Abertura rápida
Com disco ou o-ring
Tipo gaiola
Redução de esforço
Estanqueidade de grandes vazões à altas pressões
Estabilidade de controle
Maior vida útil do chanfro de sede
Simples ou balanceada
Anel de sede (anel circular montado no interior do corpo formando o orifício de passagem do fluxo)
Castelo (conjunto que inclui, a parte através da qual a haste do obturador da válvula move-se, em um meio para produzir selagem contra vazamento através da haste)
Aletado (superior a 200° até 250°C)
Alongado (inferiores a 5°C)
Normal (-18 a 232°C)
Com fole (fluídos perigosos limitado a 600 psi)
Caixas de Gaxetas (a finalidade principal desta parte é impedir que o fluído controlado passe para o exterior da válvula)
Gaxetas
Teflon (TFE)
Mínimo coeficiente de atrito, praticamente inerte quimicamente a qualquer fluído e com limitação de temperatura
Amianto impregnado
Facilidade de manutenção e operação com limitações de temperaturas
Características de vazão
Alcance de faixa da válvula (define como alcance de faixa inerente e alcance de faixa instalado)
Inerente
Queda de pressão constante
Instalada
Queda de pressão variável
Características de vazão inerentes
Parabólica modificada
Abertura rápida
Igual porcentagem (50:1)
Linear
Características de vazão (área de passagem que possua uma determinada relação característica entre a fração do curso da válvula e a correspondente vazão que escoa através da mesma)
Inerente
Quando se mantém constante a pressão diferencial
Instalada
Onde a pressão diferencial não é mantida constante
Características de vazão instalada das válvulas de controle (é definida como sendo a real característica de vazão, sob condições reais de operação, onde a pressão diferencial não é mantida constante)
Introdução
Tubulação, desvio, reduções, equipamentos, malha de controle
Sistema de controle completo e instalação
Coeficiente de vazão (CV)
Por definição , é a quantidade de água a 60 o F medida em galões , que passa por uma determinada restrição em 1 minuto , com uma perda de carga de 1 psi
Basicamente é um índice de capacidade, com o qual estimamos rápida e precisamente o tamanho requerido de uma restrição em um sistema de escoamento de fluidos
Posicionadores
Limitações de uso do posicionador
Posicionador pneumático
Posicionador eletropneumático
Posicionador inteligente (é um equipamento de última geração microprocessado e totalmente programável)
Vantagens do posicionador inteligente
Aumento do rendimento do processo
Reduz as variações no processo
Melhor posicionamento e controle dinâmico da válvula
Calibração
Eleva a confiança nas manutenções preventivas
Configuração e gerenciamento do posicionador dentro da sala de controle
Posicionamento e resposta da válvula melhorados
Informações
Comandos de posição da válvula, configuração e auto calibração
Posição da válvula, sinal de entrada e pressão no atuador
Auto ajustes
Tempo de fechamento e abertura
Gráficos de pressão x posição
Histórico da configuração
Caracterização de fluxo
Limites de posição
Diagnósticos
Principais aplicações
Diminui atrito
Recoloca válvula na abertura
Modifica o sinal do controlador
Aumenta a velocidade de resposta da válvula
Inverte a ação do controlador
É o dispositivo que trabalha em conjunto com o atuador da válvula de controle para posicionar corretamente o obturador em relação a sede da válvula
O posicionador compara o sinal emitido pelo controlador com a posição da haste da válvula e envia ao atuador da válvula a pressão de ar necessária para colocar o obturador na posição correta